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Universidad Nacional
Autónoma de México
Curso Genética y Biología Molecular (1630)
Licenciatura
Químico Farmacéutico Biológico
Facultad de Química
Dra. Herminia Loza Tavera
Profesora Titular de Carrera
Departamento de Bioquímica
Lab 105, Edif E
5622-5280
VII. CÓDIGO GENÉTICO.
TRADUCCIÓN Y PROCESAMIENTO
DE PROTEÍNAS.
• Objetivo general
– El alumno conocerá el proceso de traducción de
los mRNAs basado en la universalidad del código
genético y comprenderá su importancia dentro
del contexto de la expresión genética, dado que la
síntesis de proteínas es el paso final requerido
para realizar la función del gen correspondiente.
Comprenderá las diferencias de este proceso en
organismos procariontes y eucariontes y su
regulación.
Objetivos particulares
El alumno... Conoci-
miento
Compren-
sión
Aplica-
ción
5. Procesamiento de
proteínas y
modificación post-
traduccional.
5.1. Conocerá los diferentes tipos de modificaciones post-
traduccionales y su relevancia para regular la funcionalidad y
localización de las proteínas celulares.
X
5.2. Discutirá la importancia del direccionamiento adecuado de
las proteínas desde el mismo momento de su síntesis.
X
5.3. Definirá las enzimas necesarias para el plegamiento
correcto de las proteínas que están siendo sintetizadas por el
aparato traduccional.
X
5.4. Examinará el mecanismo de degradación de proteínas, el
papel de la ubiquitinación y la variación del tiempo de vida
media de las proteínas.
X
Las proteínas después de sintetizadas en
los ribosomas, deben ser procesadas para
que logren tener su conformación nativa y
ser activas
Eventos involucrados:
Plegamiento correcto
Procesamiento co- y post-traduccional
Ubicación subcelular
5. Procesamiento de
proteínas y modificaciones
post-traduccionales
Plegamiento en ausencia y en presencia de chaperonas
El plegamiento de algunas proteínas
es asistido por chaperonas
Procesamiento Co- y Post-
traduccionales de las proteínas
Eliminación de residuos N-terminales (f-Met en bacteria; Met
en eucariontes)
Modificación de aminoácidos
• Acetilación (Lys, Arg en histonas; cambia la función)
• Fosforilación (Ser, Thr, Tyr; transducción de señales, actividad)
• Metilación (Lys, Arg en histonas; cambia función)
• Carboxilación (Lys, Pro en colágeno, estabilidad estructural)
• Glicosilación (Asn; Thr; receptores de hormonas, anticuerpos)
• Nucleotidilación (Tyr; adición de AMP regula actividad)
• Lipidación (Gly, Cys; localización en membrana)
• Ubiquitinación (Lys; degradación localización, función)
Proteólisis (pro-insulina a insulina; actividad)
Adición de grupos prostéticos (grupo hemo, hemoglobina)
Proteína Proteína
P
ATP ADP
fosforilación cinasa
desfosforilación fosfatasa
P
Modificación post-traduccional
por fosforilación
La fosforilasa b se
convierte a su forma
activa (fosforilasa a)
por fosforilación.
Ésta es llevada a
cabo por una
cinasa.
Para que la
fosforilasa a vuela a
ser inactiva es
necesario
desfosforilarla. Esto
lo realiza una
fosfatasa.
Diferentes
cinasas
reconocen
diferentes
secuencias
consenso,
dentro de
las cuales
fosforilan un
determinado
aminoácido
Secuencias consenso para proteína cinasas
Efecto de la fosforilación en la glicógeno
sintasa Sitios de
fosforilación
en la
glicógeno
sintetasa
P
Cinasa 1 inactiva
Cinasa 1 activa
P
ADP ATP
ligando
receptor
Cinasa 2 inactiva
Cinasa 2 activa
P
ADP ATP
P
P
Cinasa 3 inactiva
Cinasa 3 activa
P
ADP ATP
Proteína inactiva
Proteína activa
P
Respuesta celular
Cascada de fosforilaciones
Insulina
Factor de
crecimiento Transducción
de señales
mediada por
fosforilación
Aminoácidos fosforilables:
-OH serina; treonina; tirosina
-NH arginina; histidina; lisina
-SH cisteína
-COO- aspártico; glutámico
Clasificación de las
cinasas:
Ser/Thr cinasas
Tyr cinasas
His cinasas
Cys cinasas
Asp/Glu cinasas
Defosforilación por fosfatasas:
Ser/Thr Tyr
PP1 PP4 PTP1B
PP2A PP5
PP2B PP6
PP2C
La fosforilación
es una
modificación
post-traduccional
covalente y
reversible
Funciones de la fosforilación
• Regulación de la proliferación celular/ oncogénesis
• Diferenciación celular
• Control del ciclo celular
• Forma celular y adhesión
• Transducción intracelular de señales
• Control metabólico
• Regulación de la transcripción
• Regulación de canales iónicos
• Regulación de la traducción
Direccionamiento co-traduccional de
proteínas destinadas a retículo
endoplásmico
Secuencia señal
(amino-terminal)
Complejo
SRP•GDP
reconoce la
secuencia señal
Receptor de SRP
en la membrana
de RE
unión a GTP,
hidrólisis y
liberación de SRP
Glicosilación post-traduccional de
proteínas en aparato de Golgi
RER
Golgi
cis-Golgi
media-Golgi
trans-Golgi
lisosoma
membrana
vesícula secretora
Tráfico a lisosomas
Lisosomas (animales) Vacuola (plantas) Sitio de degradación, pH 5, enzimas hidrolíticas Modificación de proteínas para Lisosomas: Manosa-6-fosfato
Direccionamiento a mitocondria
Las proteínas tienen señal amino-terminal Deben ser desplegadas por chaperonas del citoplasma Atraviesan dos membranas por los translocadores TOM y TIM) En la matriz mitocondrial otra chaperona vuelve a plegar la proteína
Direccionamiento a cloroplasto
Soll & Shleiff, 2004
Las proteínas tienen señal amino-terminal Proceso de translocación similar a mitocondria (TOC y TIC) Desplegado y plegado similar a mitocondria
Direccionamiento
a núcleo
Señal de localización nuclear (NLS) Señal de exportación nuclear (NES) Importinas y CAS Ran-GTP Ran-GDP
Conti et al., 2006 Curr Opin Struct Biol
Diferentes funciones de la
ubiquitinación
proteosoma
degradación proteosoma
degradación
Internalización membrana
Tráfico por endosomas
Activa reparación de DNA
Las proteínas deben ser poli-ubiquitiniladas
para ser dirigidas al proteosoma donde serán
degradadas